PLCC-2 黃光LED規格書 - 120°視角 - 典型值2.0V - 1120mcd @20mA - 繁體中文技術文件

1. 產品概述

本文件詳述一款採用PLCC-2（塑膠引腳晶片載體）封裝的高效能表面黏著黃光LED之規格。此元件專為嚴苛環境下的可靠性與效能而設計，具備寬廣的120度視角，以及在標準驅動電流20mA下達到1120毫燭光（mcd）的典型發光強度。其主要設計目標為汽車內裝照明應用，例如儀表板照明、開關背光及一般指示燈功能，這些應用對一致的色彩輸出、長期穩定性以及符合汽車級標準至關重要。

此LED的核心優勢包括通過AEC-Q101標準認證，驗證了其汽車應用的可靠性，並符合RoHS（有害物質限制指令）與REACH（化學品註冊、評估、授權和限制）環保規範。它還具備潮濕敏感度等級（MSL）2級，以及2kV（人體放電模型）的靜電放電（ESD）敏感度等級，使其適用於標準組裝製程。

2. 深入技術參數分析

2.1 光電特性

關鍵效能指標定義於標準測試條件下（T_s= 25°C）。順向電流（I_F）的工作範圍為5mA至50mA，典型值為20mA。在此典型電流下，發光強度（I_V）範圍從最小值710mcd到最大值1400mcd，典型值為1120mcd。在20mA時的順向電壓（V_F）規格介於1.75V至2.75V之間，典型值為2.00V。主波長（λ_d），即定義感知黃色的波長，介於585nm至594nm之間，典型值為592nm。視角（φ），即發光強度降至峰值一半的角度，為120度。

2.2 絕對最大額定值

這些額定值定義了可能導致永久損壞的應力極限。絕對最大功耗（P_d）為137mW。最大連續順向電流為50mA，而對於脈衝寬度≤10μs且工作週期極低（D=0.005）的情況，允許100mA的突波電流（I_FM）。此元件並非設計用於反向偏壓操作。最高接面溫度（T_J）為125°C，工作與儲存溫度範圍為-40°C至+110°C。迴焊最高溫度為260°C，持續30秒。

2.3 熱特性

熱管理對於LED效能與壽命至關重要。規格書指定了兩個從接面到焊點的熱阻值：真實熱阻（R_{th JS real}）為160 K/W，以及電熱阻（R_{th JS el}）為120 K/W，兩者均在I_F=20mA下量測。較低的電熱阻值通常用於與順向電壓溫度相依性相關的設計計算。

3. 分級系統說明

為確保生產中的色彩與亮度一致性，LED會進行分級。

3.1 發光強度分級

發光輸出分為多個等級，每個等級代表一個特定的最小與最大發光強度範圍（單位為毫燭光，mcd）。等級遵循字母數字代碼（例如L1、L2、M1...直至GA）。針對此特定料號，可能的輸出等級已標示，典型元件屬於AA等級（1120至1400 mcd）。光通量量測的容差為±8%。

3.2 主波長分級

黃色透過主波長分級來控制。等級由代表奈米（nm）波長範圍的數字代碼定義。主波長的容差為±1nm。此產品的特定等級確保黃色位於指定的585-594nm範圍內，典型值約為592nm。

4. 性能曲線分析

規格書提供了數個圖表，說明元件在不同條件下的行為。

4.1 光譜分佈與輻射圖樣

相對光譜分佈圖顯示在黃色區域（約592nm）有一個峰值，光譜其他部分發射極少，證實了純正的黃色。輻射圖樣圖是一個極座標圖，展示了120度視角，其光強度分佈是內建透鏡的PLCC封裝典型特徵。

4.2 順向電流 vs. 順向電壓（IV曲線）

此圖顯示順向電壓與電流之間的指數關係。對於設計限流電路至關重要。設計師可利用此曲線估算在工作範圍內任何給定電流下的V_F。

4.3 溫度相依性

多個圖表詳細說明了效能隨接面溫度的變化：

• 相對發光強度 vs. 接面溫度：顯示光輸出隨著溫度升高而降低，這是所有LED的特性。在熱設計中必須考慮此點。
• 相對順向電壓 vs. 接面溫度：顯示V_F具有負溫度係數，隨著溫度升高而線性下降。這可用於間接溫度感測。
• 相對波長 vs. 接面溫度：指出主波長隨溫度有輕微偏移（通常為幾奈米），這對於色彩要求嚴格的應用很重要。
• 主波長 vs. 順向電流：顯示顏色隨驅動電流變化的差異極小。

4.4 降額與脈衝處理能力

順向電流降額曲線對可靠性至關重要。它繪製了最大允許連續順向電流與焊墊溫度的關係。例如，在焊點溫度（T_S）為110°C時，最大電流需降額至約34mA。曲線明確指出不可使用低於5mA的電流。允許脈衝處理能力圖定義了在不同工作週期下脈衝電流的安全操作區域，允許在多工或閃光應用中進行短暫的過電流驅動。

5. 機械與封裝資訊

此LED採用標準PLCC-2表面黏著封裝。機械圖（由第7節暗示）將提供精確尺寸，包括長度、寬度、高度和引腳間距。封裝採用模製塑膠本體，內建透鏡以塑造120度視角。極性由封裝形狀和/或標記指示，陰極通常有標識。

6. 焊接與組裝指南

6.1 建議焊墊佈局

提供了建議的焊墊佈局（焊盤圖案），以確保正確焊接、機械穩定性以及從LED到印刷電路板（PCB）的最佳熱傳導。

6.2 迴焊溫度曲線

規格書指定了峰值溫度為260°C、最長30秒的迴焊溫度曲線。這是標準的無鉛焊接曲線。遵守此曲線對於防止塑膠封裝及內部晶片和打線的熱損壞是必要的。

6.3 使用注意事項

一般操作注意事項包括在組裝時使用適當的ESD防護、避免對透鏡施加機械應力，以及根據其MSL-2等級在使用前確保元件儲存在乾燥環境中。

7. 包裝與訂購資訊

包裝資訊（第10節）詳細說明了LED的供應方式，通常以捲帶包裝提供，用於自動化取放組裝。料號結構（57-21-UY0200H-AM）編碼了關鍵屬性，如封裝類型、顏色、亮度等級和其他變體代碼。訂購資訊部分說明了在下訂單時如何指定所需的發光強度和波長等級。

8. 應用建議

8.1 典型應用場景

主要應用為汽車內裝照明，包括：

• 儀表組與儀表板背光。
• 按鈕、開關和控制面板的背光。
• 一般狀態與指示燈。
• 氛圍照明點綴。

8.2 設計考量

電流驅動：強烈建議使用恆流驅動器，而非搭配串聯電阻的恆壓源，以獲得更好的穩定性與壽命。設計應參考IV曲線與絕對最大額定值。熱管理：必須使用降額曲線和熱阻值來計算應用中的最高接面溫度。需要足夠的PCB銅箔面積（散熱墊）和可能的氣流以保持焊點溫度較低，特別是在以最大電流或接近最大電流驅動時。光學設計：120度視角提供寬廣的照明。對於聚焦光線，可能需要二次光學元件。對於需要多個LED外觀一致的應用，應考慮不同等級間發光強度與波長的變化。

9. 技術比較與差異化

與通用的非汽車級PLCC-2 LED相比，此元件的關鍵差異在於其AEC-Q101認證以及擴展的工作溫度範圍（-40°C至+110°C），這些是汽車電子產品的必備條件。對於標準PLCC-2黃光LED而言，1120mcd的典型發光強度相對較高，提供了良好的亮度效率。全面的分級結構為製造商在其最終產品中對色彩與亮度一致性提供了更嚴格的控制。

10. 常見問題解答（基於技術參數）

問：我可以直接從5V或12V汽車電源軌驅動此LED嗎？答：不行。您必須使用限流電路。需要一個簡單的串聯電阻（使用歐姆定律計算：R = (V_電源- V_F) / I_F)），或者更理想的是使用專用的恆流LED驅動器IC，以將電流設定在所需水平（例如20mA）。

問：為什麼有最小電流規格（5mA）？答：以極低電流驅動LED可能導致不穩定的光輸出和色彩偏移。5mA的最小值確保了可靠且一致的操作。

問：如何解讀兩個不同的熱阻值？答：電熱阻（120 K/W）是從順向電壓隨溫度的變化推導而來，用於電氣建模。真實熱阻（160 K/W）是從接面到焊點熱流的更直接量測，應用於主要的熱設計計算，以估算接面溫升（ΔT_J= P_d× R_{th JS real}）。

問：MSL 2對於儲存意味著什麼？答：潮濕敏感度等級2級意味著封裝可以儲存在乾燥環境中（

11. 實務設計案例研究

情境：設計一個需要4顆黃光LED的儀表板開關背光。目標：在炎熱環境（PCB周圍最高溫度約85°C）中達到一致的中等亮度與長壽命。設計步驟： 1. 電流選擇：選擇15mA（低於20mA典型值）以減少熱量產生並增加壽命，同時仍提供足夠的光線。 2.驅動電路：使用一個能夠提供60mA（4x15mA）的單一恆流驅動器IC，以確保所有LED流過相同電流，達到均勻亮度。 3.熱分析：計算每顆LED的功耗：P_d≈ V_F× I_F= 2.0V × 0.015A = 30mW。接面溫升：ΔT_J= 0.03W × 160 K/W = 4.8K。假設焊點處的T_環境= 85°C，則T_J≈ 90°C，遠低於125°C的最高限制。 4.分級：訂購時指定嚴格的發光強度等級（例如R1或R2）和特定的主波長等級，以保證所有四個開關的視覺一致性。

12. 工作原理

這是一種半導體發光二極體（LED）。當施加超過其能隙電壓的順向電壓時，電子和電洞在半導體晶片的主動區域復合，以光子（光）的形式釋放能量。半導體的特定材料組成（黃光通常基於AlInGaP）決定了發射光的波長，從而決定了顏色。PLCC封裝的內建環氧樹脂透鏡封裝了晶片，提供機械保護，並塑造了光輸出光束。

13. 技術趨勢

此類元件的總體趨勢是朝向更高的發光效率（每瓦電輸入產生更多光輸出）、改善的色彩一致性與飽和度，以及提升的可靠性指標。封裝技術正在演進，以允許更高的功率密度和更好的熱管理。此外，與板上控制電路（如I2C可定址LED）的整合變得越來越普遍，儘管此特定元件是標準的獨立元件。隨著汽車照明變得更加精密和普及，對AEC-Q101認證元件的需求持續增長。